Модификация уравнения состояния Редлиха-Квонга-Ангье для определения степени сухости в двухфазной области СО2

Аннотация

Степень сухости является важнейшим параметром, определяющим состояние реального газа и термодинамические свойства рабочего тела в двухфазной области. В данной статье приведено модифицированное уравнение состояния Редлиха-Квонга-Ангье для определения степени сухости в двухфазной области реального газа. В качестве исследуемого рабочего тела выбран СО₂. Результаты провалидированы с помощью уравнения Спана-Вангера, представленного в программе mini-REFPROP и наиболее приближенного к экспериментальным данным в двухфазной области СО₂. Для предложенного метода исходными данными являются температура и плотность, критические свойства рабочего тела, его коэффициент ацентричности, а также молярная масса. В процессе его решения находятся давление, которое для двухфазной области становится давлением насыщенных паров, объемы газовой и жидкой фаз двухфазной области, плотности газовой и жидкой фаз, а также степень сухости. Давление насыщенных паров найдено методом Ли-Кеслера и Питцера, результаты имеют хорошее совпадение с экспериментальными данными. Объем газовой фазы двухфазной области определен по модифицированному уравнению состояния Редлиха-Квонга-Ангье. В статье предложено корреляционное уравнение для масштабной поправки, использующейся в уравнении состояния Редлиха-Квонгда-Ангье для газовой фазы двухфазной области.  Объем жидкой фазы найден методом Ямады-Ганна. Объемы обеих фаз были провалидированы с базовыми данными и имеют хорошее совпадение. Полученные результаты для степени сухости также показали хорошее совпадение с базовыми значениями, что обеспечивает применимость предложенной методики во всей двухфазной области, ограниченной температурным диапазоном от 220 до 300 К. Результаты также открывают возможность для развития методики в области тройной точки (216,59–220 К) и в околокритической области (300–304,13 К), а также для определения с большей точностью основных термодинамических параметров СО₂ в двухфазной области, таких, как энтальпия, энтропия, вязкость, коэффициент сжимаемости, удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности для газовой и жидкой фаз. Благодаря простоте формы уравнения состояния и небольшого количества эмпирических коэффициентов полученную методику можно использовать для практических задач вычислительной гидродинамики без большой затраты времени на вычисление.